Début 2025, Shengtao Metal a mené à bien un projet d'usinage de précision pour un fabricant d'équipements d'automatisation spécialisé dans les systèmes d'inspection par vision robotisée. Ce client développe des cellules d'inspection intelligentes pour les industries de l'électronique automobile et de la fabrication de précision, où des caméras robotisées et des capteurs optiques sont utilisés pour détecter les écarts dimensionnels, les défauts de surface et les erreurs d'assemblage lors de la production à grande vitesse.
Face à l'augmentation constante des cadences de production, le client a exigé une nouvelle génération de plaques de montage en acier inoxydable capables de supporter plusieurs caméras de vision haute résolution, des modules de positionnement servo-motorisés et des appareils de mesure laser. Contrairement aux composants structurels classiques, ces plaques de montage influaient directement sur la précision de positionnement de l'ensemble du système d'inspection. Même de faibles écarts dimensionnels pouvaient affecter l'étalonnage des caméras, réduire la précision des mesures et allonger le temps de mise en service des équipements.
Le projet nécessitait non seulement un usinage CNC de précision, mais aussi un soutien technique complet afin d'optimiser la fabricabilité, d'améliorer la stabilité dimensionnelle et de garantir une qualité constante tout au long de la production par lots.
Le client a fourni des modèles CAO détaillés couvrant six configurations de plaques de montage conçues pour différentes stations d'inspection robotisées.
Chaque composant intégrait de nombreuses caractéristiques usinées avec précision, notamment :
- interfaces de montage de caméra
- surfaces d'installation de guidage linéaire
- trous de fixation du servomoteur
- trous de goupille de positionnement
- Trous de fixation filetés
- fentes de gestion des câbles
- interfaces de support de capteur
Étant donné que chaque station d'inspection reposait sur un positionnement précis entre les caméras et les modules robotisés mobiles, le client a établi des exigences strictes en matière de planéité, de précision de positionnement et de répétabilité.
Plusieurs surfaces de montage nécessitaient une géométrie extrêmement stable pour maintenir l'étalonnage optique après l'installation de l'équipement.
Le client a également demandé des composants interchangeables pour les futurs lots de production afin de simplifier la maintenance et le remplacement.
Avant le début de la fabrication, le département d'ingénierie de Shengtao Metal a effectué un examen détaillé de la conception en vue de la fabrication (DFM).
L'équipe d'ingénierie a analysé l'accessibilité des machines, la conception des dispositifs de fixation, la sélection des outils, la séquence d'usinage et la répartition des tolérances.
Bien que la conception originale du client réponde aux exigences fonctionnelles, plusieurs améliorations de fabrication ont été recommandées.
La séquence d'usinage a été réorganisée afin de réduire la libération de contraintes internes lors de l'enlèvement de matière.
Des surfaces de positionnement critiques ont été établies lors de la première opération d'usinage afin de fournir des références de données stables tout au long de la production.
Plusieurs groupes de trous taraudés ont été légèrement repositionnés afin d'améliorer l'efficacité d'usinage tout en maintenant une compatibilité totale avec la conception d'assemblage du client.
Les ingénieurs ont également mis au point des dispositifs d'usinage spécifiques capables de supporter les grandes plaques de montage sans introduire de déformation lors du serrage.
Un logiciel de simulation FAO a vérifié chaque opération d'usinage avant le début de la production.
Les plaques de montage ont été fabriquées à partir de plaques d'acier inoxydable ASTM A240 type 304.
Ce matériel fournissait :
- Excellente résistance à la corrosion
- Bonne rigidité structurelle
- Performances d'usinage stables
- Haute stabilité dimensionnelle
- Aspect de surface attrayant pour les équipements d'automatisation visibles
Chaque lot de matériaux a fait l'objet d'un contrôle à réception portant sur :
- Certification des matériaux
- composition chimique
- Épaisseur de la plaque
- État de surface
- Platitude
- traçabilité du numéro de coulée
Chaque lot de production était accompagné d'une documentation complète.
Processus d'usinage CNC
La production a débuté par la découpe au laser à fibre afin de préparer des ébauches quasi-définitives.
Les ébauches ont été transférées vers des centres d'usinage CNC où de multiples opérations ont été réalisées.
Le processus d'usinage comprenait :
- fraisage frontal
- fraisage de profil
- Usinage de poche
- Perçage de précision
- fraisage de filetage
- Alésage
- Chanfreinage
- finition de surface
Étant donné que les plaques de montage comportaient de nombreuses interfaces de précision réparties sur de grandes surfaces, le maintien de la stabilité dimensionnelle tout au long de l'usinage est devenu un objectif d'ingénierie majeur.
Des stratégies d'enlèvement de matière équilibrées ont été mises en œuvre afin de minimiser les contraintes résiduelles.
Les surfaces critiques n'ont été finies qu'après l'ébauche des deux faces de la pièce.
Cette approche a permis de réduire considérablement la déformation après usinage.
L'une des priorités absolues du client était de maintenir une planéité exceptionnelle sur toutes les surfaces d'installation des rails de guidage.
Les systèmes de mouvement linéaire dépendent d'une géométrie de montage précise pour assurer un mouvement fluide et un positionnement répétable.
Des surfaces de montage irrégulières peuvent engendrer des frottements supplémentaires, accélérer l'usure des roulements et réduire la précision du positionnement du robot.
Pour atteindre les spécifications requises, Shengtao Metal a utilisé :
- Dispositifs dédiés à assistance par le vide
- Séquences d'usinage symétriques
- Passes de finition contrôlées
- Surveillance de la température pendant l'usinage
- Vérification CMM après production
Les exigences critiques de planéité ont été maintenues avec succès tout au long de la production par lots.
Les plaques de montage comportaient plus de 60 trous usinés avec précision, utilisés pour les supports de caméra, les rails de guidage, les goupilles de positionnement et les éléments de fixation.
La précision du positionnement influençait directement l'étalonnage des équipements de vision robotique.
Les spécifications suivantes ont été respectées :
| Fonctionnalité | Exigence |
|---|
| Précision du positionnement des trous | ±0,03 mm |
| Planéité de la surface de montage | ≤0,05 mm |
| Précision de la position du fil | ±0,05 mm |
| Rugosité de surface | Ra 1,6 μm |
| Dimensions hors tout de la plaque | ±0,10 mm |
L'inspection par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) a permis de vérifier chaque dimension critique avant l'expédition.
Après usinage, tous les composants ont subi des procédures de finition complètes.
Les arêtes vives créées lors de l'usinage ont été éliminées par un ébavurage de précision.
Les surfaces visibles ont reçu une finition brossée uniforme afin de correspondre à l'aspect des équipements d'automatisation du client.
Les surfaces usinées ont été soigneusement nettoyées afin d'éliminer les fluides de coupe et les résidus d'usinage.
Des films protecteurs ont été appliqués sur les zones de montage de précision avant l'emballage afin d'éviter les rayures pendant le transport.
Chaque composant a fait l'objet d'une inspection visuelle finale avant expédition.
Des procédures de contrôle qualité ont été mises en œuvre à chaque étape de la production.
Les activités d'inspection comprenaient :
- Inspection des matières premières
- Approbation du premier article
- Vérification dimensionnelle en cours de processus
- surveillance de l'usure des outils
- Mesure de la planéité
- Inspection dimensionnelle par machine à mesurer tridimensionnelle
- Évaluation de l'état de surface
- Inspection visuelle finale
Des rapports d'inspection ont été établis pour chaque lot de production et remis au client avec les documents d'expédition.
Une vérification aléatoire de l'assemblage a également été effectuée à l'aide de composants représentatifs du guidage robotique afin de confirmer la compatibilité de l'installation.
Suite à l'approbation du prototype, la production par lots a débuté selon un calendrier de fabrication de cinq mois.
La performance de production finale comprenait :
- Nombre total de plaques de montage fabriquées : 980 pièces
- Taux de conformité dimensionnelle : 99,7 %
- Taux de qualification de planéité : 99,6 %
- Conformité du positionnement des trous : 99,8 %
- L'efficacité de la production s'est améliorée d'environ 24%.
- Les ajustements d'installation par le client ont été réduits de plus de 30 %.
Le client a signalé que le temps d'étalonnage des robots avait considérablement diminué grâce à la grande homogénéité des surfaces de montage sur tous les lots de production.
Aucune modification dimensionnelle n'a été nécessaire lors de l'assemblage de l'équipement.
Le processus de fabrication optimisé a permis d'obtenir des améliorations opérationnelles mesurables.
Des surfaces de montage précises ont simplifié l'installation des systèmes de guidage linéaire et des supports de caméra.
L'excellente constance du positionnement a amélioré l'efficacité de l'étalonnage robotique tout en réduisant le temps de mise en service.
La stabilité de la qualité de la production a permis au client de standardiser les procédures d'assemblage pour plusieurs modèles d'équipements.
En intégrant la découpe laser, l'usinage CNC, la finition de surface, le contrôle qualité et l'emballage pour l'exportation dans un seul flux de production, Shengtao Metal a également réduit la complexité des approvisionnements et amélioré la planification des projets.
Depuis, le client a étendu sa coopération pour inclure des composants usinés avec précision supplémentaires destinés aux futures plateformes d'équipements d'automatisation.
Ce projet démontre l'importance de l'usinage de précision pour répondre à la demande croissante en matière de fabrication intelligente et d'automatisation robotique.
Grâce à une collaboration en ingénierie, des stratégies d'usinage optimisées, une conception de montage dédiée et un contrôle qualité complet, Shengtao Metal a livré avec succès des plaques de montage en acier inoxydable répondant aux exigences rigoureuses en matière de précision dimensionnelle, de planéité et de répétabilité.
Alors que les systèmes de vision robotisés jouent un rôle de plus en plus important dans la fabrication moderne, les composants structurels usinés avec précision resteront essentiels pour garantir des performances fiables des équipements, une installation efficace et une stabilité opérationnelle à long terme.
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